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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:黃威勳
研究生(外文):Wei-Hsun Huang
論文名稱:SBR起始頻率對HE-AAC編碼品質影響之研究
論文名稱(外文):Influences of SBR starting frequency on the encoding quality of HE-AAC
指導教授:尤信程
口試委員:鄭士康蔡偉和杭學鳴
口試日期:2012-01-13
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:電資碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:66
中文關鍵詞:先進音訊編碼頻帶複製
外文關鍵詞:HE-AACSBR
相關次數:
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HE-AAC是使用頻帶複製(Spectral Band Replication)技術來改進音訊壓縮效率的編碼技術。在音頻訊號接收端,SBR模組藉由複製低頻訊號,重建高頻音頻訊號成份。因此,在編碼器端增加了高頻附加控制參數提取的模組,使得在低位元傳輸率時,解碼端依照高頻附加控制參數來做高頻音訊的重建,依然可以保有較高的音訊品質。HE-AAC在建立頻帶複製的頻帶選擇時,SBR模組依據取樣頻率和編碼位元率來決定複製頻帶的起始頻率。經由EAQUAL測試發現到,不同類型的音樂, 使用相同的起始頻率作為頻帶複製的選擇時,所得到的編碼結果並不是最佳的編碼品質,所以不同的起始頻率對於編碼品質是有所影響的。
本文提出一種方法,藉由計算HE-AAC中AAC低頻部分的失真及能量比例來決定起始頻帶,並使起始頻帶可以動態調整。藉由不同音樂類型的比較,經由EAQUAL測試,與原始編碼器相比較,可以得到更好的音樂品質,且非常接近最佳品質。


HE-AAC use Spectral Band Replication (SBR) module to improve the compression efficiency of perceptual audio codecs. SBR module transposes low frequency components to high frequency components, and then adjustment the high frequency components spectrum to reconstruct the audio signal. Thus, it allows for a much higher audio quality at low datarates. HE-AAC decides the spectral band replication range that depends on SBR module according to sample rate and datarate. After testing via EAQUAL, several kinds of music type use the same start frequency to encode audio file according to sample rate and datarate, the results of audio quality were not the best encoding quality. Thus, encoding quality was influenced by SBR starting frequency.
We propose a method to decide SBR starting frequency. The method calculates the distortions and energies ratio of AAC low band part in HE-AAC, and depends on that, we adjust starting frequency dynamically during eocoding process. After many experiments via EAQUAL, versus to reference encoder, we got better audio quality in new encoder, and encoding quality was very close to the best encoding quality.


中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 MPEG-4規範 1
1.2 研究動機 1
1.3 章節編排 2
第二章 SBR技術概述 3
2.1 聽覺系統基本架構 3
2.2 SBR基本架構 5
2.2.1 基本原理 5
2.2.2 SBR編碼器及解碼器概述 6
2.3 SBR編碼器架構 9
2.4 分析濾波器(Analysis filterbank) 10
2.5 時頻格子產生(Time/Frequency grid generation) 10
2.5.1 暫態偵測器(Transient detector) 10
2.5.2 訊號框分割器(Frame splitter) 12
2.5.3 訊號框產生器(Frame generator) 12
2.6 包絡估計(Envelop estimation) 12
2.7 附加控制參數(Additional control parameters) 13
2.7.1 音調值估計(Tonality estimation) 13
2.7.2 雜訊層估計(Noise-floor estimation) 14
2.7.3 反向濾波估計(Inverse filtering estimation) 15
2.7.4 附加正弦估計(Additional sines estimation) 15
2.8 量化和編碼 15
第三章 SBR頻帶複製方法 16
3.1 SBR複製頻帶範圍選擇 16
3.2 SBR頻帶補貼方法概述 18
第四章 SBR可變起始頻率實驗 20
4.1 音頻訊號客觀測試標準 20
4.2 HE-AAC SBR編碼品質測試 21
4.2.1 原始3GPP之ODG測試 21
4.2.2 最佳固定k0之ODG 22
4.2.3 最佳分段可變k0之ODG 22
4.2.4 固定起始頻率及最佳分段可變k0之ODG比較 24
4.3 音樂值特性觀察 26
4.4 音樂類別決定方式 26
第五章 以失真比例決定可變k0之方法與實驗 33
5.1 SBR之音調值與ODG之關聯性 33
5.1.1 門檻值計算 35
5.1.2 失真值計算 36
5.2 可變起始頻率選擇方法與實驗 37
5.2.1 可變起始頻率音樂類別一選擇方法與實驗 38
5.2.2 可變起始頻率音樂類別二選擇方法與實驗 45
5.2.3 可變起始頻率實驗討論 49
5.2.4 單一樂器演奏單音調之ODG值測試與實驗 49
5.3 主觀實驗測試 51
第六章 結論與未來展望 53
6.1 結論 53
6.2 未來展望 53
參考文獻 54
附錄
A 最佳分段ODG值對應起始頻率圖(100frame及20frme) 55
B 實驗數據 62
C 聽測人員名單 65


[1] K. Sayood, Introduction to Data Compression 3rd Edition, Morgan Kaufmann, New York, pp515-536, Dec. 2005.
[2] M. Dietz, L. Liljeryd, K. Kjörling, and O. Kunz, “Spectral band replication, a novel approach in audio coding,”in AES 112th Convention, Munich Germany, May 2002.
[3] M. Wolters, K. Kjörling, D. Homm and H. Purnhagen,“A close look into MPEG-4 High Efficiency AAC,”in AES 115th Convention, New York USA, Oct. 2002.
[4] 3GPP TS 26.404 V9.0:2009, Enhanced aacPlus general audio codec; Encoder specification; Enhanced aacPlus encoder SBR part.
[5] K. Brandenburg et al.,“ISO/IEC MPEG-2 Advanced Audio Coding,” J. Audio Eng. Soc., vol.45, no.10, pp.789-812, Oct. 1997.
[6] D. T. Yang, C. Kyriakakis and C.C. J. Kuo, High-Fielity Multichannel Audio Coding 2nd Edition, Hindqwi Publishing Corp., New York, pp.91-122, Apr. 2006.
[7] M. Bosi and R. E. Goldberg, Introduction to Data Compression, Kluwer Academic Publishers, Boston, Dec. 2002.
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[9] ISO/IEC 13818-7:2006, Information technology-Generic coding of moving pictures and associated audio information,Part 7: Advanced Audio Coding (AAC).
[10] ISO/IEC 14496-3:2005, Information technology-Coding of coding of audio-visual objects, Part3: Audio, Subpart4: Gereral Audio coding(GA)-AAC, TwinVQ, BSAC.
[11] 蔡欽名,“MPEG-4 HE-AAC中SBR之起始頻率與截止頻率之探討”,碩士論文,國立臺北科技大學資訊工程系碩士班,臺北,2010。
[12] 3GPP TS 26.403 V9.0:2009, Enhanced aacPlus general audio codec; Encoder specification; Advanced Audio Coding(AAC) part.


QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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